JP2002126868A - 内部に溝を含む部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合欠陥がなく接合強度に優れ、接合の信頼
性が高い内部に溝を含む部材の製造方法を提供する。 【解決手段】 内部に溝を含む部材の製造方法を、溝付
き部材の溝を設けた面と板状部材の溝がない面とを接合
して内部に溝を含む部材を製造する方法において、溝付
き部材の溝の中にろう材を配置した状態で溝を設けた面
を下に向けた溝付き部材を上、溝がない面を上に向けた
板状部材を下にしてセッティングする工程と、次いでろ
う材の融点以下の温度で溝付き部材と板状部材とを拡散
接合する工程と、しかる後にろう材の融点以上の温度に
昇温してろう材を溶融せしめる工程とを有するものとし
て、拡散接合だけの接合に比べ接合界面の溝部のコーナ
ー部での接合欠陥がなくなり接合強度が優れ、且つ、ろ
う付した場合の一般的な接合強度よりも優れた接合強度
を有するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溝を有する部材の溝
を設けた面と板状の部材の溝がない面同士を接合し、溝
に蓋をするような形で内部に溝を含む構造の部材を製造
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内部に溝を含む部材としては、例えば、
高温の燃焼ガスに曝されるため板材の内部に空気又は蒸
気等の冷却流体を通すための通路を設けたガスタービン
の燃焼器の尾筒の壁板等がある。

【０００３】通常そのような部材は、溝を有する部材の
面と溝がない板状の部材の面とを接合し、溝に蓋をする
ような形で内部に溝を含む部材に形成される。

【０００４】従来、溝のある部材と溝のない板状部材と
を重ねあわせるような形で接合し、内部に溝を含む部材
を製造する方法としては、ろう付と拡散接合があった。

【０００５】図６はかかる従来の内部に溝を含む部材の
接合状態の例の説明図であり、（ａ）はろう付による接
合状態の例を示す部材要部断面図、（ｂ）は拡散接合に
よる接合状態の例を示す部材要部断面図である。

【０００６】図６（ａ）に示すように、ろう付で接合す
る場合は、溝付き部材１と平板部材２を接合するにあた
り、その界面に箔状のろう材４を挟む、あるいは溝３の
中に箔状、棒状、粉末状等のいずれかの形状のろう材４
を置き、ろう材４の融点以上の温度に加熱することによ
り、ろう材４を溶融させて溝付き部材１と平板部材２と
の間に溶融凝固したろう材４を介在させて接合してい
た。

【０００７】このとき、溝付き部材１と平板部材２はろ
う材４を介して接合されているので、接合強度はろう材
４の強度が支配的となり、一般的にろう材４の強度は接
合する部材の強度よりも弱いので信頼性に乏しいという
問題があった。また、ろう付は接合する部材間の隙間５
に敏感で、隙間５の寸法を厳密に管理しないとろう切れ
による欠陥が発生しやすいという問題点があった。

【０００８】しかし、ろう付では溝３の縁部が平板部材
２と相対するコーナー部３ａには、毛細管現象によりフ
ィレット６と呼ばれるコーナー部曲面が形成され、フィ
レット６により初期の剥離の発生を防ぐという利点があ
った。

【０００９】図６（ｂ）に示すように、拡散接合で接合
する場合は、溝付き部材１と平板部材２を接合するにあ
たり、両部材１、２を重ねあわせた後、真空または不活
性ガス中で加熱し、両部材１、２の接合界面７に垂直な
方向に一定時間加圧して接合していた。

【００１０】このとき、溝付き部材１と平板部材２が直
接接合されるので、冶金的には一体ものになったごとく
強固な接合体が得られるが、溝３の縁部が平板部材２と
相対するコーナー部分は直角になり、溝３の機械加工に
際し縁部がだれやすく、加工状態が悪い場合には、コー
ナー部３ａにノッチ状の接合欠陥８が残り、加圧力が伝
わらず接合性が劣り、接合強度に悪影響を与えるという
問題点があった。

【００１１】また、拡散接合は接合強度に優れる反面、
溝３が多数入った部材を接合する場合には溝３のコーナ
ー部３ａに加わる加圧力が部材の変形によって逃げやす
く加圧力が伝わらないので、この点からもコーナー部３
ａの接合性、接合強度が平面部に比べ劣るという問題点
があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のよう
な、溝を有する部材の溝を設けた面と板状の部材の溝が
ない面とを接合して内部に溝を含む部材を作る場合、従
来のろう付による接合に比べ接合の強度と信頼性が高
く、また、拡散接合だけによる接合に比べ接合欠陥がな
く接合強度に優れた、内部に溝を含む部材の製造方法を
提供することを課題とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は上記の課
題を解決するためになされたものであって、その第１の
手段として、溝付き部材の溝を設けた面と板状部材の溝
がない面とを接合して内部に溝を含む部材を製造する方
法において、前記溝付き部材の溝の中にろう材を配置し
た状態で前記溝を設けた面を下に向けた前記溝付き部材
を上、前記溝がない面を上に向けた前記板状部材を下に
してセッティングする工程と、次いで上記ろう材の融点
以下の温度で前記溝付き部材と前記板状部材とを拡散接
合する工程と、しかる後に上記ろう材の融点以上の温度
に昇温して同ろう材を溶融せしめる工程とを有すること
を特徴とする内部に溝を含む部材の製造方法を提供する
ものである。

【００１４】第１の手段の内部に溝を含む部材の製造方
法によれば、溝付き部材と板状部材を接合して内部に溝
を含む部材を製造するに際し、拡散接合だけで接合を行
なうのに比べ、接合界面の溝部のコーナー部での接合欠
陥がなくなり、且つ、溝付き部材と板状部材とをろう付
した場合の一般的な接合強度よりも優れた接合強度を有
するようになる。

【００１５】（２）第２の手段として、第１の手段の内
部に溝を含む部材の製造方法において、前記ろう材は棒
状のろう材であることを特徴とする内部に溝を含む部材
の製造方法を提供する。

【００１６】第２の手段によれば、第１の手段の作用に
加え、ろう材が一般的な棒状のろう材であるので、容易
に上記第１の手段を具体的に実施できる。

【００１７】（３）第３の手段として、第１の手段の内
部に溝を含む部材の製造方法において、前記ろう材は箔
状のろう材であることを特徴とする内部に溝を含む部材
の製造方法を提供する。

【００１８】第３の手段によれば、第１の手段の作用に
加え、ろう材が箔状のろう材なので、箔状のろう材は製
作できるが、棒状のろう材は製作できないものを用いて
上記第１の手段を具体的に実施できる。

【００１９】（４）第４の手段として、第１の手段の内
部に溝を含む部材の製造方法において、前記ろう材はペ
ースト状のろう材であることを特徴とする内部に溝を含
む部材の製造方法を提供する。

【００２０】第４の手段によれば、第１の手段の作用に
加え、バインダーまたはフラックスと混合して多様な成
分のろう材に適用でき、ろう材の溝内への配置が容易と
なり、ペースト状のろう材で上記第１の手段を具体的に
実施できる。

【００２１】（５）第５の手段として、第１の手段の内
部に溝を含む部材の製造方法において、前記ろう材は粉
末状のろう材であることを特徴とする内部に溝を含む部
材の製造方法を提供する。

【００２２】第５の手段によれば、第１の手段の作用に
加え、多様な成分のろう材に対して適用でき、粉末状の
ろう材で上記第１の手段を具体的に実施できる。

【００２３】（６）また、第６の手段として、第１の手
段の内部に溝を含む部材の製造方法において、前記ろう
材は前記溝の内面にコーティングされたろう材であるこ
とを特徴とする内部に溝を含む部材の製造方法を提供す
る。

【００２４】第６の手段によれば、第１の手段の作用に
加え、ろう材が予めコーティングされたろう材あるか
ら、溝付き部材と板状部材のセッティング作業を容易に
して上記第１の手段を具体的に実施できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１に基づき本発明の実施の第１
形態に係る内部に溝を含む部材の製造方法を説明する。
図１は本実施の形態に係る内部に溝を含む部材の製造方
法の説明図であり、同図（ａ）は接合前の状態、（ｂ）
は接合の第１段階の状態、（ｃ）は接合の第２段階の状
態を示す部材要部断面図である。

【００２６】なお、前記した従来のものと同一部分につ
いては、図１においても同一の符号を付して示し、相互
の関連を明確にして本実施の形態の理解を容易にすると
ともに、説明を省略する。また、このことは後述の他の
実施の形態においても同様とする。

【００２７】図１（ａ）に示すように、本実施の形態に
おいては、溝付き部材１と平板部材２とを接合する前
に、溝付き部材１の溝３の中に予め棒状のろう材（「線
状のろう材」とも言う）４１を設置しておき、溝３を設
けた面を下に向けた溝付き部材１を上、溝がない面を上
に向けた平板部材２を下にした状態で、溝３に蓋をする
ように接して位置させる（セッティングする）。

【００２８】次いで、図１（ｂ）に示すように接合の第
１段階として、真空中または不活性ガス中でヒータ９に
より棒状のろう材４１の融点以下の温度に加熱ａ１し、
接合界面７に垂直な方向に加圧ｂすることで拡散接合を
行う。

【００２９】その後、図１（ｃ）に示すように接合の第
２段階として、棒状のろう材４１の融点以上の温度に昇
温するように加熱ａ２し、棒状のろう材４１を溶融する
と、棒状のろう材４１は毛細管現象でコーナー部３ａに
集まり、フィレット６となってコーナー部曲面が形成さ
れる。

【００３０】上記本発明の実施の第１形態に係る第１の
実験例を以下説明する。

【００３１】接合材料として厚さ２０mm、幅４００mm、
長さ５００mmの無酸素銅に幅１０mmの溝３を１０mm間隔
で機械加工した溝付き部材１と、厚さ５mm、幅４００m
m、長さ５００mmの無酸素銅の平板部材２を用いた。

【００３２】この溝付き部材１の溝３の中に直径０．５
mmの棒状のＡｇろう（ＢＡｇ−８；Ａｇ−２８％Ｃｕ、
融点７８０℃）４１を入れ、溝３を設けた面を下に向け
た溝付き部材１を上、溝がない面を上に向けた平板部材
２を下になるように真空炉中にセッティングした。

【００３３】部材全体を７５０℃に加熱した状態で２kg
f/mm² の加圧力を３０分加え、拡散接合した。その後、
部材全体をろう材の融点以上である８２０℃まで昇温
し、１０分間保持した後、室温まで冷却した。

【００３４】室温まで冷却後に、断面を顕微鏡観察した
ところ、接合界面７に欠陥はなく、溝３部と平板部材２
のコーナー部３ａには棒状のろう材４１によるフィレッ
ト６が形成されていた。また、接合界面７に平行な方向
に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なったとこ
ろ、平板部材２中で破断し、接合材料と同じ強度の接合
界面７が得られていることが判明した。

【００３５】同じ部材を、棒状のろう材４１を用いずに
単に拡散接合することも試みたが、コーナー部３ａに
０．１mm程度の非接合部が見られ、接合界面７に平行な
方向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なったと
ころ、接合界面７で破断し接合強度は６kgf/mm² と接合
材料の無酸素銅の強度（引張強度３５kgf/mm² 、剪断強
度２０kgf/mm² ）に比べかなり低い値であった。

【００３６】また、無酸素銅同士をＡｇろう付した場合
の一般的強度よりも優れていることが判明した。

【００３７】以上のように本実施の形態によれば、一般
的な棒状のろう材４１で容易に接合ができ、溝付き部材
１と平板部材２を接合して内部に溝を含む部材を製造す
るに際し、拡散接合だけで接合を行なうのに比べ、接合
界面の溝部のコーナー部３ａでの接合欠陥がなくなって
接合強度が優れ、且つ、溝付き部材１と平板部材２とを
ろう付した場合の一般的な接合強度よりも優れたものが
得られた。

【００３８】図２に基づき本発明の実施の第２形態に係
る内部に溝を含む部材の製造方法を説明する。図２は本
実施の形態に係る内部に溝を含む部材の製造方法の説明
図であり、同図（ａ）は接合前の状態、（ｂ）は接合の
第１段階の状態、（ｃ）は接合の第２段階の状態を示す
部材要部断面図である。

【００３９】図２（ａ）に示すように、本実施の形態に
おいては、溝付き部材１と平板部材２とを接合する前
に、溝付き部材１の溝３の中に予め箔状のろう材４２を
配置しておき、溝３を設けた面を下に向けた溝付き部材
１を上、溝がない面を上に向けた平板部材２を下にした
状態で、溝３に蓋をするように接して位置させてセッテ
ィングする。

【００４０】次いで、図２（ｂ）に示すように接合の第
１段階として、真空中または不活性ガス中でヒータ９に
より箔状のろう材４２の融点以下の温度に加熱ａ１し、
接合界面７に垂直な方向に加圧ｂすることで拡散接合を
行う。

【００４１】その後、図２（ｃ）に示すように接合の第
２段階として、箔状のろう材４２の融点以上の温度に昇
温するように加熱ａ２し、箔状のろう材４２を溶融する
と、箔状のろう材４２は毛細管現象でコーナー部３ａに
集まり、フィレット６となってコーナー部曲面が形成さ
れる。

【００４２】上記本発明の実施の第２形態に係る第２の
実験例を以下説明する。

【００４３】接合材料としてＮｉ合金（Ｎｉ−２２％Ｃ
ｒ−９％Ｍｏ−８％Ｃｏ−１．５％Ｗ）を用い、厚さ
３．２mm、幅４００mm、長さ５００mmの前記Ｎｉ合金に
幅１．６mmの溝３を、溝と溝の間隔が１．８mmとなるよ
うに機械加工した溝付き部材１と、同じＮｉ合金の厚さ
１．２mm、幅４００mm、長さ５００mmの平板部材２を用
いた。

【００４４】この溝付き部材１の溝３の中にＮｉろう
（ＢＮｉ−５；Ｎｉ−１８．５％Ｃｒ−７．５％Ｓｉ−
１．５％Ｂ、融点１０５２℃）の厚さ０．０４mm、幅
１．５mm、長さ５００mmの箔４２を入れ、溝３を設けた
面を下に向けた溝付き部材１を上、溝がない面を上に向
けた平板部材２を下になるように真空炉中にセッティン
グした。

【００４５】部材全体を１０００℃に加熱した状態で２
kgf/mm² の加圧力を３０分加え、拡散接合した。その
後、部材全体をろう材の融点以上である１１００℃まで
昇温し、４時間保持した後、室温まで冷却した。

【００４６】室温まで冷却後に、断面を顕微鏡観察した
ところ、接合界面７に欠陥はなく、溝３部と平板部材２
のコーナー部３ａには箔状のろう材４２によるフィレッ
ト６が形成されていた。また、接合界面７に平行な方向
に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なったとこ
ろ、平板部材２中で破断し、接合材料と同じ強度の接合
界面７が得られていることが判明した。

【００４７】同じ部材を、箔状のろう材４２を用いずに
単に拡散接合することも試みたが、コーナー部３ａに
０．１mm程度の非接合部が見られ、接合界面７に平行な
方向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なったと
ころ、接合界面７で破断し接合強度は１８kgf/mm² と接
合材料のＮｉ合金の強度（引張強度８５kgf/mm² 、剪断
強度４９kgf/mm² ）に比べかなり低い値であった。

【００４８】また、Ｎｉ合金同士をＮｉろう付した場合
の一般的強度よりも優れていることが判明した。

【００４９】以上のように本実施の形態によれば、溝付
き部材１と平板部材２を接合して内部に溝を含む部材を
製造するに際し、拡散接合だけで接合を行なうのに比
べ、接合界面の溝部のコーナー部３ａでの接合欠陥がな
くなって接合強度が優れ、且つ、溝付き部材１と平板部
材２とをろう付した場合の一般的な接合強度よりも優れ
たものが得られた。

【００５０】なお、本実施の形態においては、箔状のろ
う材４２を用いているが、これはＮｉろうのように箔状
のろう材４２は製作できるが、棒状のろう材は製作でき
ないものを用いる場合に特に有効である。

【００５１】図３に基づき本発明の実施の第３形態に係
る内部に溝を含む部材の製造方法を説明する。図３は本
実施の形態に係る内部に溝を含む部材の製造方法の説明
図であり、同図（ａ）は接合前の状態、（ｂ）は接合の
第１段階の状態、（ｃ）は接合の第２段階の状態を示す
部材要部断面図である。

【００５２】図３（ａ）に示すように、本実施の形態に
おいては、溝付き部材１と平板部材２とを接合する前
に、溝付き部材１の溝３の中に予めペースト状のろう材
４３を配置しておき、溝３を設けた面を下に向けた溝付
き部材１を上、溝がない面を上に向けた平板部材２を下
にした状態で、溝３に蓋をするように接して位置させて
セッティングする。

【００５３】次いで、図３（ｂ）に示すように接合の第
１段階として、真空中または不活性ガス中でヒータ９に
よりペースト状のろう材４３の融点以下の温度に加熱ａ
１し、接合界面７に垂直な方向に加圧ｂすることで拡散
接合を行う。

【００５４】その後、図３（ｃ）に示すように接合の第
２段階として、ペースト状のろう材４３の融点以上の温
度に昇温するように加熱ａ２し、ペースト状のろう材４
３を溶融すると、ペースト状のろう材４３は毛細管現象
でコーナー部３ａに集まり、フィレット６となってコー
ナー部曲面が形成される。

【００５５】上記本発明の実施の第３形態に係る第３の
実験例を以下説明する。

【００５６】接合材料として厚さ３５mm、幅２００mm、
長さ２００mmのＳＵＳ３０４に幅５mmの溝を、溝と溝の
間隔が１５mmとなるように機械加工した溝付き部材１
と、同じＳＵＳ３０４の厚さ５mm、幅２００mm、長さ２
００mmの平板部材２を用いた。

【００５７】この溝付き部材１の溝３の中にＮｉろう
（ＢＮｉ−２；Ｎｉ−７％Ｃｒ−４．５％Ｓｉ−３．２
％Ｂ−３％Ｆｅ、融点９７０℃）をアクリル系のバイン
ダーと混合したペースト状のろう材４３を溝３の側面に
塗布し、溝３を設けた面を下に向けた溝付き部材１を
上、溝がない面を上に向けた平板部材２を下になるよう
に真空炉中にセッティングした。

【００５８】部材全体を９５０℃に加熱した状態で２kg
f/mm² の加圧力を１時間加え、拡散接合した。その後、
部材全体をろう材の融点以上である１０５０℃まで昇温
し、４時間保持した後、室温まで冷却した。

【００５９】室温まで冷却後に、断面を顕微鏡観察した
ところ、接合界面７に欠陥はなく、溝３部と平板部材２
のコーナー部３ａにはペースト状のろう材４３によるフ
ィレット６が形成されていた。また、接合界面７に平行
な方向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なった
ところ、平板部材２中で破断し、接合材料と同じ強度の
接合界面７が得られていることが判明した。

【００６０】同じ部材を、ペースト状のろう材４３を用
いずに単に拡散接合することも試みたが、コーナー部３
ａに０．１mm程度の非接合部が見られ、接合界面７に平
行な方向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なっ
たところ、接合界面７で破断し接合強度は１５kgf/mm²
と接合材料のＳＵＳ３０４の強度（引張強度６０kgf/mm
² 、剪断強度３４kgf/mm² ）に比べかなり低い値であっ
た。

【００６１】また、ＳＵＳ３０４同士をＮｉろう付した
場合の一般的強度よりも優れていることが判明した。

【００６２】以上のように本実施の形態によれば、溝付
き部材１と平板部材２を接合して内部に溝を含む部材を
製造するに際し、拡散接合だけで接合を行なうのに比
べ、接合界面の溝部のコーナー部３ａでの接合欠陥がな
くなって接合強度が優れ、且つ、溝付き部材１と平板部
材２とをろう付した場合の一般的な接合強度よりも優れ
たものが得られた。

【００６３】なお、上記第３の実験例ではＮｉろう材を
用いているが、ペースト状のろう材４３は、粉末状のろ
う材をバインダーまたはフラックスと混合したもので、
多様な成分のろう材に対して適用できる。また、ペース
ト状のろう材４３なので溝３内への配置が容易となる。

【００６４】図４に基づき本発明の実施の第４形態に係
る内部に溝を含む部材の製造方法を説明する。図４は本
実施の形態に係る内部に溝を含む部材の製造方法の説明
図であり、同図（ａ）は接合前の状態、（ｂ）は接合の
第１段階の状態、（ｃ）は接合の第２段階の状態を示す
部材要部断面図である。

【００６５】図４（ａ）に示すように、本実施の形態に
おいては、溝付き部材１と平板部材２とを接合する前
に、溝付き部材１の溝３の中に予め粉末状のろう材４４
を配置しておき、溝３を設けた面を下に向けた溝付き部
材１を上、溝がない面を上に向けた平板部材２を下にし
た状態で、溝３に蓋をするように接して位置させてセッ
ティングする。

【００６６】次いで、図４（ｂ）に示すように接合の第
１段階として、真空中または不活性ガス中でヒータ９に
より粉末状のろう材４４の融点以下の温度に加熱ａ１
し、接合界面７に垂直な方向に加圧ｂすることで拡散接
合を行う。

【００６７】その後、図４（ｃ）に示すように接合の第
２段階として、粉末状のろう材４４の融点以上の温度に
昇温するように加熱ａ２し、粉末状のろう材４４を溶融
すると、粉末状のろう材４４は毛細管現象でコーナー部
３ａに集まり、フィレット６となってコーナー部曲面が
形成される。

【００６８】上記本発明の実施の第４形態に係る第４の
実験例を以下説明する。

【００６９】接合材料として厚さ２０mm、幅２００mm、
長さ２００mmのＳＵＳ３１６Ｌに幅７mmの溝を、溝と溝
の間隔が１０mmとなるように機械加工した溝付き部材１
と、同じＳＵＳ３１６Ｌの厚さ５mm、幅２００mm、長さ
２００mmの平板部材２を用いた。

【００７０】この溝付き部材１の溝３の中にＮｉろう
（ＢＮｉ−３；Ｎｉ−４．５％Ｓｉ−３．２％Ｂ、融点
９８４℃）の粉末状のろう材４４を溝３の中に入れ、溝
３を設けた面を下に向けた溝付き部材１を上、溝がない
面を上に向けた平板部材２を下になるように真空炉中に
セッティングした。

【００７１】真空引き後Ａｒガスを炉中に封入し、部材
全体を９５０℃に加熱した状態で３kgf/mm² の加圧力を
１時間加え、拡散接合した。その後、部材全体をろう材
の融点以上である１１００℃まで昇温し、５時間保持し
た後、室温まで冷却した。

【００７２】室温まで冷却後に、断面を顕微鏡観察した
ところ、接合界面７に欠陥はなく、溝３部と平板部材２
のコーナー部３ａには粉末状のろう材４４によるフィレ
ット６が形成されていた。また、接合界面７に平行な方
向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なったとこ
ろ、平板部材２中で破断し、接合材料と同じ強度の接合
界面７が得られていることが判明した。

【００７３】同じ部材を、粉末状のろう材４４を用いず
に単に拡散接合することも試みたが、コーナー部３ａに
０．１mm程度の非接合部が見られ、接合界面７に平行な
方向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行なったと
ころ、接合界面７で破断し接合強度は１２kgf/mm² と接
合材料のＳＵＳ３１６Ｌの強度（引張強度７０kgf/m
m² 、剪断強度４０kgf/mm² ）に比べてかなり低い値で
あった。

【００７４】また、ＳＵＳ３１６Ｌ同士をＮｉろう付し
た場合の一般的強度よりも優れていることが判明した。

【００７５】以上のように本実施の形態によれば、溝付
き部材１と平板部材２を接合して内部に溝を含む部材を
製造するに際し、拡散接合だけで接合を行なうのに比
べ、接合界面の溝部のコーナー部３ａでの接合欠陥がな
くなって接合強度が優れ、且つ、溝付き部材１と平板部
材２とをろう付した場合の一般的な接合強度よりも優れ
たものが得られた。

【００７６】なお、上記第４の実験例では、Ｎｉろうの
粉末状のろう材を用いているが、粉末状のろう材として
は多様な成分のろう材を適用できる。

【００７７】図５に基づき本発明の実施の第５形態に係
る内部に溝を含む部材の製造方法を説明する。図５は本
実施の形態に係る内部に溝を含む部材の製造方法の説明
図であり、同図（ａ）は接合前の状態、（ｂ）は接合の
第１段階の状態、（ｃ）は接合の第２段階の状態を示す
部材要部断面図である。

【００７８】図５（ａ）に示すように、本実施の形態に
おいては、溝付き部材１と平板部材２とを接合する前
に、溝付き部材１の溝３の内面に予めコーティングされ
たろう材４５を形成しておき、溝３を設けた面を下に向
けた溝付き部材１を上、溝がない面を上に向けた平板部
材２を下にした状態で、溝３に蓋をするように接して位
置させてセッティングする。

【００７９】次いで、図５（ｂ）に示すように接合の第
１段階として、真空中でヒータ９によりコーティングさ
れたろう材４５の融点以下の温度に加熱ａ１し、接合界
面７に垂直な方向に加圧ｂすることで拡散接合を行う。

【００８０】その後、図５（ｃ）に示すように接合の第
２段階として、コーティングされたろう材４５の融点以
上の温度に昇温するように加熱ａ２し、コーティングさ
れたろう材４５を溶融すると、溝３の内面にコーティン
グされたろう材４５は毛細管現象でコーナー部３ａに集
まり、フィレット６となってコーナー部曲面が形成され
る。

【００８１】上記本発明の実施の第５形態に係る第５の
実験例を以下説明する。

【００８２】接合材料として厚さ１０mm、幅１００mm、
長さ１００mmのＳＵＳ３０４に幅３mmの溝を、溝と溝の
間隔が１５mmとなるように機械加工した溝付き部材１
と、同じＳＵＳ３０４の厚さ５mm、幅１００mm、長さ１
００mmの平板部材２を用いた。

【００８３】この溝付き部材１の溝３の内面にコーティ
ングされたろう材４５となるＮｉ−１１％Ｐ（融点８８
０℃）材をメッキし、溝３を設けた面を下に向けた溝付
き部材１を上、溝がない面を上に向けた平板部材２を下
になるように真空炉中にセッティングした。

【００８４】真空引き後Ａｒガスを炉中に封入し、部材
全体を８５０℃に加熱した状態で３kgf/mm² の加圧力を
３時間加え、拡散接合した。その後、部材全体をろう材
の融点以上である１０００℃まで昇温し、５時間保持し
た後、室温まで冷却した。

【００８５】室温まで冷却後に、断面を顕微鏡観察した
ところ、接合界面７に欠陥はなく、溝３部と平板部材２
のコーナー部３ａにはコーティングされたろう材４５に
よるフィレット６が形成されていた。また、接合界面７
に平行な方向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を行
なったところ、平板部材２中で破断し、接合材料と同じ
強度の接合界面７が得られていることが判明した。

【００８６】同じ部材を、コーティングされたろう材４
５を用いずに単に拡散接合することも試みたが、コーナ
ー部３ａに０．１mm程度の非接合部が見られ、接合界面
７に平行な方向に各部材１、２を引っ張り、剪断試験を
行なったところ、接合界面７で破断し接合強度は１２kg
f/mm² と接合材料のＳＵＳ３０４の強度（引張強度６０
kgf/mm² 、剪断強度３４kgf/mm² ）に比べかなり低い値
であった。

【００８７】また、ＳＵＳ３０４同士をＮｉろう付した
場合の一般的強度よりも優れていることが判明した。

【００８８】以上のように本実施の形態によれば、溝付
き部材１と平板部材２を接合して内部に溝を含む部材を
製造するに際し、拡散接合だけで接合を行なうのに比
べ、接合界面の溝部のコーナー部３ａでの接合欠陥がな
くなって接合強度が優れ、且つ、溝付き部材１と平板部
材２とをろう付した場合の一般的な接合強度よりも優れ
たものが得られた。

【００８９】また、予めコーティングされたろう材４５
あるから、溝付き部材１と平板部材２のセッティング段
階の作業が容易である。

【００９０】以上、発明の実施の形態を説明したが、上
記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲でその具体的構成に種々の変更を加えてもよいことは
言うまでもない。

【００９１】例えば、上記実施の形態の説明においては
（また、従来例の説明においても）本発明の「板状部
材」として「平板部材２」を例示したが、本発明におい
て「板状部材」は必ずしも厳密な意味での平板部材に限
られるものではなく、溝付き部材の溝を設けた面と接合
できる溝がない面を有する部材であればよく、溝付き部
材の溝を設けた面が曲面であれば板状部材の溝を設けな
い面はそれと適合する曲面となる。

【００９２】また本発明の「板状部材」は必ずしも平行
面を有する狭い意味の「板状」に限定されるものではな
く、溝付き部材の溝を設けた面を覆って同溝に蓋をする
ように接合されるものであればよく、接合される面の反
対側の面の構造、傾斜等を限定されるものではない。

【００９３】以上、本発明は、実施の第１形態から第５
形態で説明したように、拡散接合が被接合材料同士を直
接接合するので接合強度に優れている点と、ろう付が毛
細管現象を利用してコーナー部にコーナー部曲面を形成
する点の、両者の利点を生かした接合による内部に溝を
含む部材の製造方法である。

【００９４】繰り返し述べれば、拡散接合は接合強度に
優れる反面、溝が多数入った部材を接合する場合には溝
のコーナー部に加わる加圧力が部材が変形することで逃
げやすく、コーナー部の接合強度が平面部に比べてやや
劣るという欠点があり、また、溝を機械加工する時にコ
ーナー部がだれやすく、だれると加圧力が伝わらないの
で、この点からもコーナー部の接合性がやや劣るという
問題点があった。

【００９５】そこで、この問題点をろう付との組合せに
より解決することができることを見出してなされたのが
本発明である。すなわち、ろう付ではろう材が溶融した
ときに、毛細管現象で狭い隙間に入りやすいという特徴
を有する。同様に、ろう材はコーナー部に溜まり易い。
これも毛細管現象によるものである。この性質を利用す
れば、拡散接合がなされた後に溝の中に予め配置された
ろう材を溶融させると、ろう材はコーナー部に集まり、
フィレットとしてコーナー部曲面を形成するとともに、
コーナー部に接合欠陥があった場合にはこれを埋める役
割をなす。

【００９６】従って、本発明で重要なのは、接合の順序
と、接合温度である。すなわち、本発明の内部に溝を含
む部材の製造方法は、(1):溝付き部材の溝の中にろう材
を配置した状態で溝を設けた面を下に向けた溝付き部材
を上、溝がない面を上に向けた板状部材を下にしてセッ
ティングする工程と、(2):接合の第１段階として、(1)
に続く、上記ろう材の融点以下の温度で、溝付き部材と
板状部材を拡散接合する工程と、(3):接合の第２段階と
して、(2) に続く、上記ろう材の融点以上の温度に昇温
してろう材を溶融せしめる工程、とを有して構成され
る。

【００９７】なお、上記(2) の工程を行なうことなく、
いきなりろう材の融点以上の温度に加熱して拡散接合し
ようとした場合、拡散接合が始まる前にろう材が溶融
し、接合界面にろう材が入り込むのでろう付になってし
まい、本発明の効果を奏することができない。

【００９８】従って、上記(2) の工程と、(3) の工程の
順序と温度条件は重要である。

【００９９】

【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、内部に
溝を含む部材の製造方法を、溝付き部材の溝を設けた面
と板状部材の溝がない面とを接合して内部に溝を含む部
材を製造する方法において、前記溝付き部材の溝の中に
ろう材を配置した状態で前記溝を設けた面を下に向けた
前記溝付き部材を上、前記溝がない面を上に向けた前記
板状部材を下にしてセッティングする工程と、次いで上
記ろう材の融点以下の温度で前記溝付き部材と前記板状
部材とを拡散接合する工程と、しかる後に上記ろう材の
融点以上の温度に昇温して同ろう材を溶融せしめる工程
とを有するように構成したので、溝付き部材と板状部材
を接合して内部に溝を含む部材を製造するに際し、拡散
接合だけで接合を行なうのに比べ、接合界面の溝部のコ
ーナー部での接合欠陥がなくなって接合強度が優れ、且
つ、溝付き部材と板状部材とをろう付した場合の一般的
な接合強度よりも優れた接合強度を有する内部に溝を含
む部材が得られるものとなる。

【０１００】（２）請求項２の発明によれば、請求項１
に記載の内部に溝を含む部材の製造方法において、前記
ろう材は棒状のろう材であるように構成したので、請求
項１の発明の効果に加え、ろう材が一般的な棒状のろう
材であるため、容易に請求項１の発明を具体的に実施で
きるものとなる。

【０１０１】（３）請求項３の発明によれば、請求項１
に記載の内部に溝を含む部材の製造方法において、前記
ろう材は箔状のろう材であるように構成したので、請求
項１の発明の効果に加え、ろう材が箔状のろう材なの
で、箔状のろう材は製作できるが棒状のろう材は製作で
きないものを用いて上記第１の手段を具体的に実施でき
るものとなる。

【０１０２】（４）請求項４の発明によれば、請求項１
に記載の内部に溝を含む部材の製造方法において、前記
ろう材はペースト状のろう材であるように構成したの
で、請求項１の発明の効果に加え、バインダーまたはフ
ラックスと混合して多様な成分のろう材に適用でき、ろ
う材の溝内への配置が容易となり、ペースト状のろう材
で上記第１の手段を具体的に実施できるものとなる。

【０１０３】（５）請求項５の発明によれば、請求項１
に記載の内部に溝を含む部材の製造方法において、前記
ろう材は粉末状のろう材であるように構成したので、請
求項１の発明の効果に加え、多様な成分のろう材に対し
て適用でき、粉末状のろう材で上記第１の手段を具体的
に実施できるものとなる。

【０１０４】（６）請求項６の発明によれば、請求項１
に記載の内部に溝を含む部材の製造方法において、前記
ろう材は前記溝の内面にコーティングされたろう材であ
るように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、
ろう材が予めコーティングされたろう材あるから、溝付
き部材と板状部材のセッティング作業を容易にして上記
第１の手段を具体的に実施できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る内部に溝を含む
部材の製造方法の説明図であり、（ａ）は接合前の状
態、（ｂ）は接合の第１段階の状態、（ｃ）は接合の第
２段階の状態を示す部材要部断面図である。

【図２】本発明の実施の第２形態に係る内部に溝を含む
部材の製造方法の説明図であり、（ａ）は接合前の状
態、（ｂ）は接合の第１段階の状態、（ｃ）は接合の第
２段階の状態を示す部材要部断面図である。

【図３】本発明の実施の第３形態に係る内部に溝を含む
部材の製造方法の説明図であり、（ａ）は接合前の状
態、（ｂ）は接合の第１段階の状態、（ｃ）は接合の第
２段階の状態を示す部材要部断面図である。

【図４】本発明の実施の第４形態に係る内部に溝を含む
部材の製造方法の説明図であり、（ａ）は接合前の状
態、（ｂ）は接合の第１段階の状態、（ｃ）は接合の第
２段階の状態を示す部材要部断面図である。

【図５】本発明の実施の第４形態に係る内部に溝を含む
部材の製造方法の説明図であり、（ａ）は接合前の状
態、（ｂ）は接合の第１段階の状態、（ｃ）は接合の第
２段階の状態を示す部材要部断面図である。

【図６】従来の内部に溝を含む部材の接合状態の例の説
明図であり、（ａ）はろう付による接合状態の例を示す
部材要部断面図、（ｂ）は拡散接合による接合状態の例
を示す部材要部断面図である。

【符号の説明】

１ 溝付き部材 ２ 平板部材 ３ 溝 ３ａ コーナー部 ４ ろう材 ５ 隙間 ６ フィレット ７ 接合界面 ８ ノッチ状の接合欠陥 ９ ヒータ ４１ 棒状のろう材 ４２ 箔状のろう材 ４３ ペースト状のろう材 ４４ 粉末状のろう材 ４５ コーティングされたろう材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溝付き部材の溝を設けた面と板状部材の
   溝がない面とを接合して内部に溝を含む部材を製造する
   方法において、前記溝付き部材の溝の中にろう材を配置
   した状態で前記溝を設けた面を下に向けた前記溝付き部
   材を上、前記溝がない面を上に向けた前記板状部材を下
   にしてセッティングする工程と、次いで上記ろう材の融
   点以下の温度で前記溝付き部材と前記板状部材とを拡散
   接合する工程と、しかる後に上記ろう材の融点以上の温
   度に昇温して同ろう材を溶融せしめる工程とを有するこ
   とを特徴とする内部に溝を含む部材の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内部に溝を含む部材の
   製造方法において、前記ろう材は棒状のろう材であるこ
   とを特徴とする内部に溝を含む部材の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の内部に溝を含む部材の
   製造方法において、前記ろう材は箔状のろう材であるこ
   とを特徴とする内部に溝を含む部材の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の内部に溝を含む部材の
   製造方法において、前記ろう材はペースト状のろう材で
   あることを特徴とする内部に溝を含む部材の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の内部に溝を含む部材の
   製造方法において、前記ろう材は粉末状のろう材である
   ことを特徴とする内部に溝を含む部材の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の内部に溝を含む部材の
   製造方法において、前記ろう材は前記溝の内面にコーテ
   ィングされたろう材であることを特徴とする内部に溝を
   含む部材の製造方法。